JP2015014577A - Electromagnetic flowmeter and insulation deterioration diagnostic method of exciting coil in electromagnetic flowmeter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic flowmeter in which insulation deterioration of an exciting coil can be diagnosed using a circuit for flow measurement.SOLUTION: The electromagnetic flowmeter measures flow rate of a liquid to be measured by applying exciting current with a predetermined waveform to an exciting coil, and obtains a flow rate signal which is based on electromotive force of the liquid to be measured flowing in a measurement pipe. The electromagnetic flowmeter includes: a detection resistance for detecting the exciting current; an exciting part for controlling pulse width in on-time based on a detection result of the exciting current and generating the exciting current with the predetermined waveform by switching operation in which the minimum value of the pulse width is provided; and a diagnostic part for diagnosing insulation deterioration of the exciting coil based on the detected exciting current value.

Description

本発明は、測定管内を流れる被測定流体に磁界をかけ、起電力を測定することで被測定流体の流量を測定する電磁流量計および電磁流量計における励磁コイルの絶縁劣化診断方法に関する。   The present invention relates to an electromagnetic flowmeter that measures a flow rate of a fluid to be measured by applying a magnetic field to a fluid to be measured flowing in a measurement tube and measuring an electromotive force, and an insulation deterioration diagnosis method for an excitation coil in the electromagnetic flowmeter.

電磁誘導を利用して導電性の流体の流量を測定する電磁流量計が知られている。電磁流量計は、直交方向に磁界がかけられた測定管内に被測定流体を流し、発生した起電力を測定管内に取り付けられた一対の検出電極を用いて測定する。この起電力は、被測定流体の流速に比例するため、測定値に基づいて被測定流体の体積流量を得ることができる。   2. Description of the Related Art An electromagnetic flow meter that measures the flow rate of a conductive fluid using electromagnetic induction is known. The electromagnetic flowmeter measures a generated electromotive force using a pair of detection electrodes attached in the measurement tube by flowing a fluid to be measured in the measurement tube to which a magnetic field is applied in an orthogonal direction. Since this electromotive force is proportional to the flow velocity of the fluid to be measured, the volume flow rate of the fluid to be measured can be obtained based on the measured value.

図7は、従来の電磁流量計400の構成を示す図である。本図の例では、電磁流量計400は測定管500を流れる導電性の被測定流体の流量を測定するものとする。   FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional electromagnetic flow meter 400. In the example of this figure, the electromagnetic flowmeter 400 shall measure the flow volume of the electroconductive fluid to be measured which flows through the measuring tube 500.

測定管500には、検出電極として電極A410a、電極B410bが取り付けられており、測定管500外の近傍に励磁コイル411が配置されている。励磁コイル411は、励磁部440が出力する励磁電流により磁界を生成する。励磁コイル411が生成する磁界、電極A410aおよび電極B410bの起電力検出方向、測定管500の流路方向は互いに直交するように構成されている。   An electrode A 410 a and an electrode B 410 b are attached to the measurement tube 500 as detection electrodes, and an exciting coil 411 is disposed in the vicinity of the outside of the measurement tube 500. The exciting coil 411 generates a magnetic field by the exciting current output from the exciting unit 440. The magnetic field generated by the excitation coil 411, the electromotive force detection direction of the electrode A 410a and the electrode B 410b, and the flow direction of the measurement tube 500 are configured to be orthogonal to each other.

励磁部440が出力する励磁電流は、ゼロ点を安定させるとともに、耐ノイズ性、高速応答性を高めるために、図8(a)に示すような短周期のパルスと長周期のパルスとを重畳し、正励磁期間と負励磁期間とを有する2周波励磁波形としている。ただし、1周波励磁波形あるいはその他の励磁波形であってもよい。   The excitation current output from the excitation unit 440 superimposes a short-cycle pulse and a long-cycle pulse as shown in FIG. 8A in order to stabilize the zero point and improve noise resistance and high-speed response. A two-frequency excitation waveform having a positive excitation period and a negative excitation period is used. However, it may be a single frequency excitation waveform or other excitation waveform.

励磁部440は、電流制御部441、スイッチング部442、電源443を備えており、制御部430の励磁制御部431の制御の下で、電源443が供給する電力を正負制御およびPWM制御することにより、上述の2周波励磁波形を出力する。PWM制御においては、電流制御部441が、電流検出抵抗Rdを利用して励磁電流を検出し、所定の電流値となるようにスイッチング部442の動作を制御する。このため、図8(b)の励磁波形の拡大図に示すように、励磁波形はスイッチング動作に応じたリプル成分を含有している。   The excitation unit 440 includes a current control unit 441, a switching unit 442, and a power source 443. Under the control of the excitation control unit 431 of the control unit 430, positive / negative control and PWM control are performed on the power supplied from the power source 443. The above-described two-frequency excitation waveform is output. In the PWM control, the current control unit 441 detects the exciting current using the current detection resistor Rd and controls the operation of the switching unit 442 so as to obtain a predetermined current value. For this reason, as shown in the enlarged view of the excitation waveform in FIG. 8B, the excitation waveform contains a ripple component corresponding to the switching operation.

励磁コイル411が生成する磁界によって測定管500内で発生した起電力は、電極A410a、電極B410bで検出され、図示しないバッファを介して差動増幅器420に入力され、差分が流量信号として取り出される。   The electromotive force generated in the measurement tube 500 by the magnetic field generated by the excitation coil 411 is detected by the electrode A 410a and the electrode B 410b, input to the differential amplifier 420 via a buffer (not shown), and the difference is taken out as a flow signal.

差動増幅器420が出力する流量信号は、図示しないA/D変換器によりディジタル変換される。そして、制御部430の流量演算部432に入力され、流量信号に基づいて被測定流体の流量が演算される。   The flow rate signal output from the differential amplifier 420 is digitally converted by an A / D converter (not shown). And it inputs into the flow volume calculating part 432 of the control part 430, and the flow volume of to-be-measured fluid is calculated based on a flow signal.

特開2008−20364号公報JP 2008-20364 A 特開2003−106879号公報JP 2003-106879 A

電磁流量計400では、測定管500のシール部材の経年劣化等により被測定流体が励磁コイル411に浸入する等が原因となって、励磁コイル411の線間絶縁が劣化することがある。   In the electromagnetic flow meter 400, the insulation between the lines of the exciting coil 411 may deteriorate due to, for example, the fluid under measurement entering the exciting coil 411 due to aging deterioration of the seal member of the measuring tube 500 or the like.

励磁コイル411の線間の絶縁が劣化すると、生成される磁界が変化して流量測定に影響を与えたり、測定不能となるおそれがある。このため、例えば、絶縁抵抗診断部450を設け、励磁コイル411の絶縁抵抗の劣化度を診断することが従来から提案されている。絶縁抵抗診断部450としては、励磁コイル411のインダクタンスを測定する回路や励磁コイル411の抵抗を測定する回路が用いられる。これは、励磁コイル411の線間の絶縁劣化が進むとインダクタンスが小さくなり、さらに絶縁劣化が進むと励磁コイル411の抵抗値が小さくなるという特性を利用したものである。   If the insulation between the lines of the exciting coil 411 deteriorates, the generated magnetic field may change, affecting flow rate measurement, or making measurement impossible. For this reason, for example, it has been conventionally proposed to provide an insulation resistance diagnosis unit 450 and diagnose the degree of deterioration of the insulation resistance of the exciting coil 411. As the insulation resistance diagnosis unit 450, a circuit that measures the inductance of the exciting coil 411 or a circuit that measures the resistance of the exciting coil 411 is used. This utilizes the characteristic that the inductance decreases as the insulation deterioration between the lines of the excitation coil 411 progresses, and the resistance value of the excitation coil 411 decreases as the insulation deterioration further progresses.

このように、励磁コイル411のインダクタンスや抵抗を測定する回路を用いて励磁コイル411の絶縁抵抗の劣化度を診断することが可能であるが、絶縁劣化診断のための測定回路を流量測定の回路とは別に設けなければならず、コストの上昇等を招くことになる。このため、本来的に備えている流量測定用の回路を利用してコイルの絶縁劣化を診断できるようになれば有益である。   In this way, it is possible to diagnose the degree of deterioration of the insulation resistance of the exciting coil 411 using a circuit that measures the inductance and resistance of the exciting coil 411. However, the measurement circuit for diagnosing insulation deterioration is a circuit for measuring flow rate. It must be provided separately from this, leading to an increase in cost. For this reason, it would be beneficial if the insulation deterioration of the coil could be diagnosed using the inherent flow measurement circuit.

そこで、本発明は、電磁流量計において、流量測定の回路を利用してコイルの絶縁劣化を診断できるようにすることを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to diagnose an insulation deterioration of a coil by using a flow measurement circuit in an electromagnetic flow meter.

上記課題を解決するため、本発明の第1の態様である電磁流量計は、所定波形の励磁電流を励磁コイルに印加し、測定管内を流れる被測定流体の起電力に基づく流量信号を取得して前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計であって、前記励磁電流を検出する検出抵抗と、前記励磁電流の検出結果に基づいてオン時のパルス幅を制御するとともにパルス幅の最小値を設けたスイッチング動作により前記所定波形の励磁電流を生成する励磁部と、検出された前記励磁電流の値に基づいて前記励磁コイルの絶縁劣化を診断する診断部とを備えることを特徴とする。
ここで、前記診断部は、検出された前記励磁電流の値が基準値を超えた場合に前記励磁コイルの絶縁が劣化したと判定することができる。
また、前記パルス幅の最小値は、劣化と判定すべき前記励磁コイルの状態において、前記励磁コイルで消費される電力よりも大きな電力を前記励磁コイルに供給できる値とすることができる。
上記課題を解決するため、本発明の第2の態様である電磁流量計における励磁コイルの絶縁劣化診断方法は、励磁電流の検出結果に基づいてオン時のパルス幅を制御するスイッチング動作により生成される所定波形の励磁電流を励磁コイルに印加し、測定管内を流れる被測定流体の起電力に基づく流量信号を取得して前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計における前記励磁コイルの絶縁劣化診断方法であって、前記パルス幅に最小値を設け、前記励磁電流を検出して、検出された前記励磁電流の値に基づいて前記励磁コイルの絶縁劣化を診断することを特徴とする。
In order to solve the above problems, an electromagnetic flow meter according to a first aspect of the present invention applies an excitation current having a predetermined waveform to an excitation coil, and acquires a flow signal based on an electromotive force of a fluid to be measured flowing in a measurement tube. An electromagnetic flow meter for measuring the flow rate of the fluid to be measured, the detection resistor for detecting the excitation current, and the pulse width at the on-time based on the detection result of the excitation current and the minimum value of the pulse width And an diagnosing unit for diagnosing insulation deterioration of the exciting coil based on the detected value of the exciting current.
Here, the diagnosis unit can determine that the insulation of the excitation coil has deteriorated when the detected value of the excitation current exceeds a reference value.
In addition, the minimum value of the pulse width can be set to a value that can supply the excitation coil with power larger than the power consumed by the excitation coil in the state of the excitation coil to be determined to be deteriorated.
In order to solve the above-described problem, an insulation deterioration diagnosis method for an exciting coil in an electromagnetic flowmeter according to a second aspect of the present invention is generated by a switching operation for controlling a pulse width at the time of ON based on a detection result of excitation current. Insulation deterioration of the excitation coil in an electromagnetic flowmeter that applies a predetermined waveform of excitation current to the excitation coil, obtains a flow rate signal based on the electromotive force of the fluid to be measured flowing in the measurement tube, and measures the flow rate of the fluid to be measured A diagnostic method is characterized in that a minimum value is provided for the pulse width, the excitation current is detected, and insulation deterioration of the excitation coil is diagnosed based on the detected value of the excitation current.

本発明によれば、電磁流量計において、流量測定の回路を利用してコイルの絶縁劣化を診断できるようになる。   According to the present invention, in an electromagnetic flow meter, it is possible to diagnose insulation deterioration of a coil by using a flow measurement circuit.

本実施形態に係る電磁流量計の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electromagnetic flowmeter which concerns on this embodiment. 励磁部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an excitation part. コイル絶縁劣化診断部の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of a coil insulation deterioration diagnostic part. 最小パルス幅と励磁電流の増加について説明する図である。It is a figure explaining the increase of the minimum pulse width and exciting current. 励磁コイルの絶縁劣化とリプル量との関係について説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the insulation deterioration of an exciting coil, and the amount of ripples. コイル絶縁劣化診断部の複数段階アラームを出力制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of output control of the multistep alarm of a coil insulation deterioration diagnostic part. 従来の電磁流量計の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional electromagnetic flowmeter. 励磁波形について説明する図である。It is a figure explaining an excitation waveform.

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る電磁流量計100の構成を示すブロック図である。本図に示すように、電磁流量計100は、電極A110a、電極B110b、励磁コイル111、電流検出抵抗Rd、差動増幅器120、制御部130、励磁部140を備えており、測定管500を流れる導電性の被測定流体の流量を測定する。制御部130は、CPU等の演算処理装置を用いて構成することができる。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electromagnetic flow meter 100 according to the present embodiment. As shown in the figure, the electromagnetic flow meter 100 includes an electrode A 110 a, an electrode B 110 b, an excitation coil 111, a current detection resistor Rd, a differential amplifier 120, a control unit 130, and an excitation unit 140, and flows through the measurement tube 500. Measure the flow rate of the conductive fluid to be measured. The control unit 130 can be configured using an arithmetic processing device such as a CPU.

電極A110a、電極B110bは、検出電極として測定管500に取り付けられており、励磁コイル111は、測定管500外の近傍に配置されている。励磁コイル111は、励磁部140が出力する励磁電流により磁界を生成する。励磁コイル111が生成する磁界、電極A110aおよび電極B110bの起電力検出方向、測定管500の流路方向は互いに直交するように構成されている。   The electrode A 110 a and the electrode B 110 b are attached to the measurement tube 500 as detection electrodes, and the excitation coil 111 is disposed in the vicinity outside the measurement tube 500. The exciting coil 111 generates a magnetic field by the exciting current output from the exciting unit 140. The magnetic field generated by the exciting coil 111, the electromotive force detection direction of the electrode A110a and the electrode B110b, and the flow path direction of the measuring tube 500 are configured to be orthogonal to each other.

励磁部140が出力する励磁電流は、従来と同様に正励磁期間負励磁期間を有する電流であり、短周期のパルスと長周期のパルスとを重畳した2周波励磁波形としている。   The excitation current output from the excitation unit 140 is a current having a positive excitation period and a negative excitation period as in the conventional case, and has a two-frequency excitation waveform in which a short-cycle pulse and a long-cycle pulse are superimposed.

励磁部140は、電流制御部141、スイッチング部142、定電圧VEXを出力する電源143を備えており、制御部130の励磁制御部131の制御の下で、電源143が供給する電力を正負制御およびPWM制御することにより、2周波励磁波形を出力する。ただし、1周波励磁波形あるいはその他の励磁波形であってもよい。 Excitation portion 140, the current control unit 141, switching unit 142 includes a power supply 143 for outputting a constant voltage V EX, under the control of the excitation control unit 131 of the control unit 130, the positive and negative power supplies power 143 By performing control and PWM control, a two-frequency excitation waveform is output. However, it may be a single frequency excitation waveform or other excitation waveform.

図2は、励磁部140の構成を示すブロック図である。本図に示すように、電流制御部141は、電流検出抵抗Rdに生じた電圧降下に基づいて励磁電流を検出し、設定された電流値との差を出力する。この際に、励磁電流の正負を考慮する。そしてPWM制御部145が、この差に基づいて、出力する連続パルスのパルス幅を制御する。すなわち、フィードバック動作により励磁電流が設定された電流値になるように制御する。本実施形態において、PWM制御部145は、励磁コイル111の絶縁劣化が進行した場合に、あえて励磁電流が設定された電流値以上になるようにするために最小パルス幅制限部146を備えている。最小パルス幅制限部146の動作については後述する。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the excitation unit 140. As shown in the figure, the current control unit 141 detects the excitation current based on the voltage drop generated in the current detection resistor Rd, and outputs a difference from the set current value. At this time, the sign of the excitation current is taken into consideration. The PWM control unit 145 controls the pulse width of the continuous pulse to be output based on this difference. That is, control is performed so that the exciting current becomes a set current value by a feedback operation. In the present embodiment, the PWM control unit 145 includes a minimum pulse width limiting unit 146 in order to cause the excitation current to exceed the set current value when the insulation deterioration of the excitation coil 111 proceeds. . The operation of the minimum pulse width limiting unit 146 will be described later.

スイッチング部142は正負の励磁電流を生成するために4つのスイッチを備えているが、本例では、4つのスイッチを2系列に分け、一方の系列のスイッチは励磁波形にしたがってオンオフ制御し、他方の系列のスイッチは、励磁波形とPWM制御されたパルスとのANDにしたがってオンオフ制御するようにしている。ただし、他のスイッチング制御であってもよい。例えば、励磁波形とPWM制御されたパルスとを別々のスイッチでそれぞれオンオフ制御するようにしてもよい。   The switching unit 142 includes four switches for generating positive and negative excitation currents. In this example, the four switches are divided into two groups, and one group of switches is on / off controlled according to the excitation waveform, The series of switches are controlled to be turned on and off according to the AND of the excitation waveform and the PWM-controlled pulse. However, other switching control may be used. For example, the excitation waveform and the PWM-controlled pulse may be controlled on and off with separate switches.

図1の説明に戻って、励磁コイル111が生成する磁界によって測定管500内で発生した起電力は、電極A110a、電極B110bで検出され、図示しないバッファを介して差動増幅器120に入力され、差分が流量信号として取り出される。   Returning to the description of FIG. 1, the electromotive force generated in the measurement tube 500 by the magnetic field generated by the exciting coil 111 is detected by the electrode A 110a and the electrode B 110b, and is input to the differential amplifier 120 via a buffer (not shown). The difference is extracted as a flow signal.

差動増幅器120が出力する流量信号は、図示しないA/D変換器によりディジタル変換される。そして、制御部130の流量演算部132に入力され、流量信号に基づいて被測定流体の流量が演算される。   The flow rate signal output from the differential amplifier 120 is digitally converted by an A / D converter (not shown). And it inputs into the flow volume calculating part 132 of the control part 130, and the flow volume of the to-be-measured fluid is calculated based on a flow signal.

本実施形態の電磁流量計100は、制御部130にコイル絶縁劣化診断部133を備えている。コイル絶縁劣化診断部133は、PWM制御部145の最小パルス幅制限部146と協働し、電流検出抵抗Rdで検出される電流に基づいて励磁コイル111の絶縁劣化を診断する。電流検出抵抗Rdは、従来から励磁電流を検出するために備えられているため、励磁コイル111の絶縁劣化診断用のための測定回路を別途設ける必要はない。   The electromagnetic flow meter 100 according to the present embodiment includes a coil insulation deterioration diagnosis unit 133 in the control unit 130. The coil insulation deterioration diagnosis unit 133 cooperates with the minimum pulse width restriction unit 146 of the PWM control unit 145 to diagnose insulation deterioration of the exciting coil 111 based on the current detected by the current detection resistor Rd. Since the current detection resistor Rd is conventionally provided for detecting the excitation current, it is not necessary to separately provide a measurement circuit for diagnosing insulation deterioration of the excitation coil 111.

図3は、コイル絶縁劣化診断部133の動作を説明するフローチャートである。この動作は、電磁流量計100の稼働中に常時行なうようにしてもよいし、所定間隔で行なったり、ユーザからの指示や起動等を契機に行なうようにしてもよい。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the coil insulation deterioration diagnosis unit 133. This operation may be performed constantly during operation of the electromagnetic flow meter 100, or may be performed at predetermined intervals, or may be performed in response to an instruction or activation from the user.

まず、電流検出抵抗Rdに生じる電圧降下に基づいてパルスが発生している期間の励磁電流を検出する(S101)。そして、電流値を測定する(S102)。   First, an excitation current during a period in which a pulse is generated is detected based on a voltage drop generated in the current detection resistor Rd (S101). Then, the current value is measured (S102).

ここで、励磁コイル111の絶縁劣化と励磁電流値との関係について説明する。一般に、励磁コイル111は、絶縁劣化が進むと抵抗値が減少するという特性を有している。電源143の出力電圧がVEXで一定であるため、励磁コイル111の抵抗値が減少すると、励磁コイル111で消費される電力が小さくなる。 Here, the relationship between the insulation deterioration of the exciting coil 111 and the exciting current value will be described. Generally, the exciting coil 111 has a characteristic that the resistance value decreases as the insulation deterioration proceeds. Since the output voltage of the power supply 143 is constant at VEX , when the resistance value of the excitation coil 111 decreases, the power consumed by the excitation coil 111 decreases.

上述のように、PWM制御部145は、電流検出部144により検出される電流値が所定の電流値となるようにスイッチング部142のスイッチング動作を制御する。具体的には、検出される電流が所定の電流値よりも小さければ、パルス幅が長くなるようにし、検出される電流が所定の電流値よりも大きければ、パルス幅が短くなるようにする。例えば、図4(a)に示すようなパルス幅でスイッチング動作を行なっている場合に、検出される電流値が上昇すると、図4(b)に示すようにパルス幅を短くして、電流値の上昇を抑える。   As described above, the PWM control unit 145 controls the switching operation of the switching unit 142 so that the current value detected by the current detection unit 144 becomes a predetermined current value. Specifically, if the detected current is smaller than a predetermined current value, the pulse width is made longer, and if the detected current is larger than the predetermined current value, the pulse width is made shorter. For example, when the switching operation is performed with the pulse width as shown in FIG. 4A, if the detected current value increases, the pulse width is shortened as shown in FIG. Suppresses the rise.

ただし、本実施形態では、PWM制御部145の最小パルス幅制限部146が、検出される電流が所定の電流値よりも大きい場合であっても、あらかじめ設定された最小パルス幅よりもパルス幅が短くならないように制限する。   However, in the present embodiment, the minimum pulse width limiting unit 146 of the PWM control unit 145 has a pulse width larger than a preset minimum pulse width even when the detected current is larger than a predetermined current value. Limit so as not to shorten.

ここで、最小パルス幅は、励磁コイル111が絶縁劣化していない通常時には必要な電力を励磁コイル111に供給できる程度の幅で、絶縁劣化が進んで消費電力が小さくなった場合にそれよりも大きな電力を供給する程度の幅とする。   Here, the minimum pulse width is a width that allows the necessary power to be supplied to the exciting coil 111 at normal times when the exciting coil 111 is not deteriorated in insulation. The minimum pulse width is smaller than that when the deterioration of insulation progresses and the power consumption decreases. The width is sufficient to supply a large amount of power.

すなわち、通常時にはパルス幅は最小パルス幅よりも十分に長いため、最小パルス幅の影響は受けずに、励磁コイル111での消費電力と励磁部140から供給される電力とがほぼ等しくなる。一方、絶縁劣化が進んだ状態では、パルス幅は最小パルス幅となり、励磁コイル111での消費電力よりも励磁部140から供給される電力が大きくなる。   That is, since the pulse width is sufficiently longer than the minimum pulse width at normal times, the power consumption in the excitation coil 111 and the power supplied from the excitation unit 140 are substantially equal without being affected by the minimum pulse width. On the other hand, in the state where the insulation deterioration has progressed, the pulse width becomes the minimum pulse width, and the power supplied from the excitation unit 140 is larger than the power consumption in the excitation coil 111.

この結果、絶縁劣化が進んだ状態では、図4(c)に示すように、励磁電流は一定とならずに増加していき、所定の電流値よりも大きくなる。このため、コイル絶縁劣化診断部133は、励磁電流を測定し、基準の電流値よりも高くなったことを検知することで、絶縁劣化が進んだことを検出することができる。   As a result, in the state where the insulation deterioration has progressed, as shown in FIG. 4C, the exciting current increases without being constant and becomes larger than a predetermined current value. For this reason, the coil insulation deterioration diagnosis unit 133 can detect that the insulation deterioration has progressed by measuring the excitation current and detecting that it has become higher than the reference current value.

図3のフローチャートの説明に戻って、コイル絶縁劣化診断部133は、測定された電流値があらかじめ設定された基準値を超えているかどうかを判定し(S103)、超えている場合は、アラームを出力して、励磁コイル111の絶縁が劣化していることをユーザに報知する(S104)。この際に、誤診断を避けるため、測定された電流値が基準値を超えている状態が継続している場合に、アラームを出力するようにしてもよい。   Returning to the description of the flowchart of FIG. 3, the coil insulation deterioration diagnosis unit 133 determines whether or not the measured current value exceeds a preset reference value (S103). The information is output to notify the user that the insulation of the exciting coil 111 has deteriorated (S104). At this time, in order to avoid misdiagnosis, an alarm may be output when the state where the measured current value exceeds the reference value continues.

ところで、励磁コイル111は、絶縁が劣化するとインダクタンスが減少するという特性も有している。この特性を利用して、複数段階のアラームを出力させるようにしてもよい。この場合、例えば、インダクタンスの減少に基づいて予備的なアラームを発生させ、励磁コイル111の絶縁が劣化したことを報知し、上述の最小パルス幅制限による励磁電流の増加に基づいて本アラームを発生させることで励磁コイル111の絶縁がさらに劣化していることを報知することができる。   By the way, the exciting coil 111 also has a characteristic that the inductance decreases when the insulation deteriorates. Using this characteristic, a plurality of levels of alarms may be output. In this case, for example, a preliminary alarm is generated based on a decrease in inductance to notify that the insulation of the excitation coil 111 has deteriorated, and this alarm is generated based on an increase in excitation current due to the above-described minimum pulse width limitation. By doing so, it can be notified that the insulation of the exciting coil 111 is further deteriorated.

インダクタンスの減少に基づくアラームの発生手順について説明する。まず、電流検出抵抗Rdに生じる電圧降下に基づいてパルスが発生している期間の励磁電流を検出する。上述のように、この励磁電流はスイッチング動作により所定値になるように制御されるため、リプル成分を含有している。   An alarm generation procedure based on a decrease in inductance will be described. First, an excitation current during a period in which a pulse is generated is detected based on a voltage drop generated in the current detection resistor Rd. As described above, since this exciting current is controlled to have a predetermined value by the switching operation, it contains a ripple component.

コイル絶縁劣化診断部133は、このリプル成分の量を測定する。リプル成分の量は、例えば、パルス発生期間における励磁電流の最大値と最小値との差の絶対値、パルス高に対する比率等で表わすことができる。この際に、ノイズ等の影響を除去する処理を行なうことが望ましい。   The coil insulation deterioration diagnosis unit 133 measures the amount of this ripple component. The amount of the ripple component can be represented by, for example, the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the excitation current in the pulse generation period, the ratio to the pulse height, and the like. At this time, it is desirable to perform processing for removing the influence of noise and the like.

ここで、励磁コイル111の絶縁劣化とリプル量との関係について説明する。上述のように、励磁コイル111の絶縁が劣化すると励磁コイル111のインダクタンスLが小さくなる。励磁電流をiとすると、電源143の出力電圧はVEXで一定であるため、[数1]より、インダクタンスLが小さくなると励磁電流の変動量であるdiが大きくなる。このため、図5に示すように、励磁コイル111の絶縁が劣化するとリプル量が大きくなる。
そこで、コイル絶縁劣化診断部133は、測定したリプル量があらかじめ設定された基準値を超えているかどうかを判定し、超えている場合は、アラームを出力して、励磁コイル111の絶縁が劣化していることをユーザに報知する。この際に、誤診断を避けるため、リプル量が基準値を超えている状態が継続している場合に、アラームを出力するようにしてもよい。また、検出される励磁電流が小さい場合には、増幅器を用いて増幅した信号により判定を行なうようにしてもよい。
Here, the relationship between the insulation deterioration of the exciting coil 111 and the ripple amount will be described. As described above, when the insulation of the exciting coil 111 deteriorates, the inductance L of the exciting coil 111 decreases. Assuming that the exciting current is i, the output voltage of the power supply 143 is constant at V EX . Therefore, from [Equation 1], when the inductance L is reduced, di that is a fluctuation amount of the exciting current is increased. For this reason, as shown in FIG. 5, when the insulation of the exciting coil 111 deteriorates, the ripple amount increases.
Therefore, the coil insulation deterioration diagnosis unit 133 determines whether or not the measured ripple amount exceeds a preset reference value, and if so, outputs an alarm and the insulation of the excitation coil 111 deteriorates. To the user. At this time, an alarm may be output when the state where the ripple amount exceeds the reference value continues to avoid erroneous diagnosis. Further, when the detected excitation current is small, the determination may be made based on a signal amplified using an amplifier.

なお、励磁電流のリプル量が増加すると電極110で検出される電圧が含むリプル成分も増加する。このリプル成分、あるいは流量演算部132に入力される流量信号に含まれるリプル成分の量を評価することで励磁コイル111の絶縁劣化を判定するようにしてもよい。   Note that when the ripple amount of the excitation current increases, the ripple component included in the voltage detected by the electrode 110 also increases. The insulation deterioration of the exciting coil 111 may be determined by evaluating the amount of the ripple component or the ripple component included in the flow rate signal input to the flow rate calculation unit 132.

コイル絶縁劣化診断部133は、上述の2種類の診断方法を併用して、例えば、図6に示すような複数段階のアラーム出力制御を行なうことができる。正常な状態から励磁コイル111の絶縁劣化が進むと、図6(a)に示すように、励磁コイル111のインダクタンスが減少し、リプル量が増加していく。そこで、リプル量がリプル量基準値を超えると予備アラームを発生させる。予備アラームを発生させるリプル量基準値は、測定結果に影響を与えない程度の絶縁劣化度に対応させておくようにする。   The coil insulation deterioration diagnosis unit 133 can perform, for example, a plurality of stages of alarm output control as shown in FIG. 6 by using the above two types of diagnosis methods in combination. When insulation deterioration of the exciting coil 111 proceeds from a normal state, the inductance of the exciting coil 111 decreases and the ripple amount increases as shown in FIG. Therefore, a preliminary alarm is generated when the ripple amount exceeds the ripple amount reference value. The ripple amount reference value for generating the preliminary alarm is made to correspond to the degree of insulation deterioration that does not affect the measurement result.

さらに、絶縁劣化が進むと、図6(b)に示すように、励磁コイル111の抵抗値が減少していき、パルス幅が減少していく。そして、最小パルス幅までパルス幅が短くなると、励磁電流が増加している。そこで、励磁電流が励磁電流基準値を超えると本アラームを発生させる。本アラームを発生させる励磁電流基準値は、これ以上絶縁劣化が進むと測定結果に影響を与えるおそれのある絶縁劣化度に対応させておくようにする。また、パルス幅が最小パルス幅に達したときに、中間のアラームを発生させるようにしてもよい。   Further, as the insulation deterioration progresses, as shown in FIG. 6B, the resistance value of the exciting coil 111 decreases and the pulse width decreases. When the pulse width is reduced to the minimum pulse width, the excitation current increases. Therefore, this alarm is generated when the excitation current exceeds the excitation current reference value. The excitation current reference value for generating this alarm is made to correspond to the degree of insulation deterioration that may affect the measurement result when the insulation deterioration further proceeds. Further, an intermediate alarm may be generated when the pulse width reaches the minimum pulse width.

以上説明したように、本実施形態の電磁流量計によれば、励磁電流に基づいて励磁コイル111の絶縁劣化を診断するため、流量測定の回路を利用してコイルの絶縁劣化を診断できるようになる。また、複数の診断方法を採用することで、複数段階のアラーム出力制御を行なうことができるようになる。   As described above, according to the electromagnetic flow meter of the present embodiment, since the insulation deterioration of the excitation coil 111 is diagnosed based on the excitation current, the insulation deterioration of the coil can be diagnosed using the flow measurement circuit. Become. Further, by adopting a plurality of diagnostic methods, it becomes possible to perform a plurality of steps of alarm output control.

100…電磁流量計、110…電極、111…励磁コイル、120…差動増幅器、130…制御部、131…励磁制御部、132…流量演算部、133…コイル絶縁劣化診断部、140…励磁部、141…電流制御部、142…スイッチング部、143…電源、144…電流検出部、145…PWM制御部、146…最小パルス幅制限部、400…電磁流量計、411…励磁コイル、420…差動増幅器、430…制御部、431…励磁制御部、432…流量演算部、440…励磁部、441…電流制御部、442…スイッチング部、443…電源、450…絶縁抵抗診断部、500…測定管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Electromagnetic flowmeter, 110 ... Electrode, 111 ... Excitation coil, 120 ... Differential amplifier, 130 ... Control part, 131 ... Excitation control part, 132 ... Flow rate calculation part, 133 ... Coil insulation deterioration diagnostic part, 140 ... Excitation part , 141 ... current control unit, 142 ... switching unit, 143 ... power supply, 144 ... current detection unit, 145 ... PWM control unit, 146 ... minimum pulse width limiting unit, 400 ... electromagnetic flow meter, 411 ... excitation coil, 420 ... difference Dynamic amplifier, 430 ... control unit, 431 ... excitation control unit, 432 ... flow rate calculation unit, 440 ... excitation unit, 441 ... current control unit, 442 ... switching unit, 443 ... power source, 450 ... insulation resistance diagnostic unit, 500 ... measurement tube

Claims (4)

所定波形の励磁電流を励磁コイルに印加し、測定管内を流れる被測定流体の起電力に基づく流量信号を取得して前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計であって、
前記励磁電流を検出する検出抵抗と、
前記励磁電流の検出結果に基づいてオン時のパルス幅を制御するとともにパルス幅の最小値を設けたスイッチング動作により前記所定波形の励磁電流を生成する励磁部と、
検出された前記励磁電流の値に基づいて前記励磁コイルの絶縁劣化を診断する診断部と、を備えることを特徴とする電磁流量計。
An electromagnetic flowmeter that applies an excitation current having a predetermined waveform to an excitation coil, acquires a flow rate signal based on an electromotive force of a fluid to be measured flowing in a measurement tube, and measures the flow rate of the fluid to be measured,
A detection resistor for detecting the excitation current;
An excitation unit that controls the pulse width at the time of ON based on the detection result of the excitation current and generates the excitation current of the predetermined waveform by a switching operation provided with a minimum value of the pulse width;
An electromagnetic flowmeter comprising: a diagnosis unit that diagnoses insulation deterioration of the excitation coil based on the detected value of the excitation current.
前記診断部は、検出された前記励磁電流の値が基準値を超えた場合に前記励磁コイルの絶縁が劣化したと判定することを特徴とする請求項1に記載の電磁流量計。   The electromagnetic flowmeter according to claim 1, wherein the diagnosis unit determines that the insulation of the excitation coil has deteriorated when the detected value of the excitation current exceeds a reference value. 前記パルス幅の最小値は、劣化と判定すべき前記励磁コイルの状態において、前記励磁コイルで消費される電力よりも大きな電力を前記励磁コイルに供給できる値であることを特徴とする請求項1または2に記載の電磁流量計。   2. The minimum value of the pulse width is a value that can supply electric power larger than electric power consumed by the exciting coil in the state of the exciting coil to be determined to be deteriorated. Or the electromagnetic flowmeter of 2. 励磁電流の検出結果に基づいてオン時のパルス幅を制御するスイッチング動作により生成される所定波形の励磁電流を励磁コイルに印加し、測定管内を流れる被測定流体の起電力に基づく流量信号を取得して前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計における前記励磁コイルの絶縁劣化診断方法であって、
前記パルス幅に最小値を設け、前記励磁電流を検出して、検出された前記励磁電流の値に基づいて前記励磁コイルの絶縁劣化を診断することを特徴とする絶縁劣化診断方法。
Apply an excitation current with a predetermined waveform generated by a switching operation that controls the pulse width at ON based on the detection result of the excitation current to the excitation coil, and obtain a flow signal based on the electromotive force of the fluid to be measured flowing in the measurement tube An insulation deterioration diagnosis method for the exciting coil in an electromagnetic flowmeter that measures the flow rate of the fluid to be measured,
An insulation deterioration diagnosis method comprising: providing a minimum value for the pulse width; detecting the excitation current; and diagnosing insulation deterioration of the excitation coil based on the detected value of the excitation current.
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